机械设计制造及自动化毕业论文舰载电子机箱设计.docx
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机械设计制造及自动化毕业论文舰载电子机箱设计
毕业论文(设计)
舰载电子机箱结构设计
学院:
南徐学院专业:
机械设计制造及及自动化
学号:
1042823317姓名:
1111
指导教师:
陈忠职称:
讲师
2014年3月1日
毕业设计(论文)题目:
舰载电子机箱结构设计
一、毕业设计(论文)内容及要求(包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等)
舰载电源变换器是为舰船提供多路直流电源的关键设备,由机柜(框架)及内置拔插式变电盒(计两种规格)装配而成,设计总自重载荷2000N。
电子设备总体尺寸要求为:
长600(机柜主体部分长度500)、宽450(主体部分宽度300)、高度800(主体高600),超出主体部分的尺寸为安装支架等结构。
机柜内置长275*宽220*高105拔插模块4只,及长275*宽220*高45拔插模块6只,前者需强化散热,后者散热量较小,直接通风散热。
工作温度低于50摄氏度,强盐雾腐蚀环境。
要求设计该电子设备柜体外结构及电源盒支持内件,包括电源盒的定位与锁紧装置。
二、完成后应交的作业(包括各种说明书、图纸等)
1、毕业设计计算、说明书,不少于1.6万字。
2、二、三维工程图,其中二维工程图折合零号图纸约2张。
3、外文翻译,不少于5000字。
三、完成日期及进度
自2014年2月21日起至2014年6月14日止
进度安排:
1.第一、二周:
分析课题内容,研究类似产品,收集相关文献、资料,讨论初步设计思路。
2.第三周:
撰写开题报告,提出明确设计思路,规划设计过程。
3.第四、五周:
熟悉基于三维设计的现代产品设计方法、软件。
4.第六周:
装置内拔插模块的布局、定位锁紧、滑轨等方案选择及总体概念设计。
5.第七周:
中期检查,方案修正、外文翻译检查。
6.第八至十周:
主要结构件具体设计,并形成二维工程图。
7.第十一、十二周:
撰写毕业论文,设计检查,出图。
8.第十三周:
答辩。
四、同组设计者(若无则留空):
五、主要参考资料(包括书刊名称、出版年月等):
1、化工设备机械基础,董大勤等主编,化学工业出版社,北京,2009
2、SolidWorks快速入门教程,詹迪维主编,机械工业出版社,北京,2010
3、机械设计,邱宣怀主编,高等教育出版社,北京,2008
4、机械设计学习与考试指导,王明强主编,哈尔滨工程大学出版社,2007
5.闻邦椿.机械设计手册-第2卷:
机械零部件设计-连接、紧固与传动(第5版).北京:
机械工业出版社,2010
6.闻邦椿.机械设计手册-第3卷:
机械零部件设计-轴系、支承与其他(第5版).北京:
机械工业出版社,2010
7.闻邦椿.机械设计手册-第5卷:
机电一体化与控制技术(第5版).北京:
机械工业出版社,2010
8.沈爱红.组合机构设计与应用创新.北京:
机械工业出版社,2008
9.李瑞琴.机构系统创新设计.北京:
国防工业出版社,2008
系(教研室)主任:
(签章)年月日
学院主管领导:
(签章)年月日
注:
1、如页面不够可加附页
2、以上一~五项由指导教师填写
【摘要】随着计算机和微电子技术的日益成熟,推动了我国数控技术的发展,国产数控系统相继开发成功,使我国数控机床在性能上、品质上得到了保障。
由于数控机床有着对工件改型的适应性强、提高生产率、加工精度高等特点,因此数控技术在钣金机床上得到了广泛应用,它解决了钣金加工中存在的批量大、形状复杂、零件精度高等问题。
数控钣金机床在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证,同时也大大的降低了工人的劳动强度。
Abstract:
随着计算机和微电子技术的日益成熟,推动了我国数控技术的发展,国产数控系统相继开发成功,使我国数控机床在性能上、品质上得到了保障。
由于数控机床有着对工件改型的适应性强、提高生产率、加工精度高等特点,因此数控技术在钣金机床上得到了广泛应用,它解决了钣金加工中存在的批量大、形状复杂、零件精度高等问题。
数控钣金机床在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证,同时也大大的降低了工人的劳动强度。
Withthedevelopmentofcomputerandmicroelectronicstechnologybecomesmoremature,promotedthedevelopmentofCNCtechnologyinChina,domesticCNCsystemshavebeendeveloped,theNCmachinetoolinourcountryareintheperformance,qualityguarantee.TheNCmachinetoolhasaworkpiecemodifiedadaptable,highproductivity,improveprocessingaccuracy,sothenumericalcontroltechnologyhasbeenwidelyappliedinsheetmetalmachine,whichsolvestheproblemsofsheetmetalprocessinginlargevolume,complexshape,highprecisionparts.ApplicationofCNCsheetmetalmachinetoolintheproductionofsheetmetalprocessingcapacityisgreatlyimproved,sothatthesheetmetalisguaranteedinquality,yield,butalsogreatlyreducesthelaborintensityofworkers.
【关键词】数控冲床钣金加工冲压
电子机箱的特点编辑
1.型材焊接框架,结构稳固
2.内部托盘空间可根据客户要求自由调整
3.高密度网孔前门及高密度网孔后门,同时解决设备保护、通风散热等方面的要求
4.四风扇顶部设计,上下走线通道均可关闭
5.钣金机箱机柜配有万向高承重脚轮,高承重加强型地脚螺丝6.连接板、安装条经镀、锌处理,具有良好的接地性能[1]7.齐全的可选配件
8.钣金机箱机柜采用快开侧门,方便安装和维修
电子机柜的特点编辑
1、具有良好的技术性能
2、具有良好的使用性和安全防护设施,便于操作、安装和维修,并能保证操作者安全。
3、便于生产、组装、调试和包装运输。
4、合乎标准化、规格化、系列化的要求。
5、造型美观、适用、色彩协调。
机箱机柜设计的基本步骤编辑
详细研究产品的技术指标
产品的技术指标是设计、制造与使用的唯一依据,亦是检验产品质量的客观标准,为了正确的进行机箱结构设计,应深入实际,详细研究产品的各项技术指标,了解国内外同类产品或相近类型产品的结构与使用情况,然后再确定结构的形式。
确定机箱的类型和外形尺寸
1、机箱类型是在总体布局过程中,根据不同的产品应用需求,制定各种不同方案,经过讨论分析和比较而确定是挂墙式、桌面式、还是上架式的。
2、机箱尺寸是按机箱内元器件的大小确定初步尺寸,然后根据这个尺寸选用标准尺寸;也可先选定标准的外形尺寸,再进行箱内的元器件布局分配。
面板设计、机箱内元器件的排列布局
1、面板的尺寸是在机箱类型、尺寸确定后定下的,而面板上各种操纵和显示装置的选择和布局,应该根据电原理图的要求、人机工程、造型、通风等因素综合考虑。
2、机箱内部元器件的排列是根据电原理图,主要元、器件的外形尺寸及相互关系,并考虑通风、减振、屏蔽及走线的方便美观程度等来确定的。
确定机箱零部件结构形式
1、图纸是工业的语言,再好的设计,也需用它表达出来,一套清晰完整的图纸是一个好的产品的前提和保证。
钣金机柜[2]
产品使用说明书
1、.图纸封面上应有所设计机箱的名称及设计、审核、批准的签名;
2、.零件清单包括所设计机箱的所有图纸和应用到的机箱辅件
3、总装图,要能够明确表达出主要零、部件及元器件的安装位置,机箱的外型、安装尺寸;
4、在总装图不能完全表达设计意图时,还需做出部件图,部件图的要求同于总装图;
5、零件图是整套图纸的最基本单元,不光要求能按制图标准清楚表达零件,还需在标题栏中注明零件名称、数量、所属机箱、图号、材料、表面镀涂以及零件版本;
6、碰焊图要能够清楚表达各碰焊件的位置,在有严格尺寸要求时,还需标注尺寸、公差,在碰焊图明细栏中,需详细列出碰焊件的代号、名称、图号、数量;
7、丝印图要能清楚表达出丝印文字、图形的位置,技术要求中应注明丝印文字、图形的高度,字体类型、颜色等,颜色需用PANTONE色卡表示;
怎样选择好的机箱机柜编辑
1、看钢板,钢板一定要厚,你用手指敲一下,就能感觉到哪些厚哪些薄了。
2、看喷漆,一个合格的机柜,所有的钢材都需要喷漆,而且喷漆一定要平均,这样才能良好地防锈、防尘等。
3、看架构布局,一般来说,挡板要多,而且具有散热孔,一些用来固定线缆的铁皮要包边,预防损坏线缆。
侧壁风扇应安装在机柜后壁,由于设备后部产生大多数的热量。
4、看配件,因为安装中包括网络电缆、电信电缆和电源电缆,需要购买钩环带或带齿的带子来有效地把电缆有序的固定在机柜里面。
假如机柜带有电缆治理模块使电缆可以直接固定在垂直安装轨内,则再好不外。
5、看玻璃,玻璃一定要厚一点的,还要留意玻璃的周边是否有裂缝,假如有裂缝,就意味着有隐患了,还有要留意是否棘手。
6、看功能:
最先考虑的应是安全性。
7、看散热,估计一下你的设备发热量有多大,一般来说,柜顶都有二到四个风扇,风扇都是多多益善的啦。
还有一些用来固定机架的螺丝、螺母等,也要足量。
不因日后扩展而带来配件不足的麻烦。
1数控冲床的钣金加工
数控冲床是数字控制冲床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使冲床动作并加工零件[1]。
数控冲床可用于各类金属薄板零件加工,可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工,(按要求自动加工不同尺寸和孔距的不同形状的孔,也可用小冲模以步冲方式冲大的圆孔、方形孔、腰形孔及各种形状的曲线轮廓,也可进行特殊工艺加工,如百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等)。
通过简单的模具组合,相对于传统冲压而言,节省了大量的模具费用,可以使用低成本和短周期加工小批量、多样化的产品,具有较大的加工范围与加工能力,从而及时适应市场与产品的变化。
钣金工艺过程 图纸到手后,根据展开图及批量的不同选择不同落料方式,其中有激光,数控冲床,剪板,模具等方式,然后根据图纸做出相应的展开。
数控冲床受刀具方面的影响,对于一些异形工件和不规则孔的加工,在边缘会出现较大的毛刺,要进行后期去毛刺的处理,同时对工件的精度有一定的影响;激光加工无刀具限制,断面平整,适合异形工件的加工,但对于小工件加工耗时较长。
在数控和激光旁放置工作台,利于板料放置在机器上进行加工,减少抬板的工作量。
一些可以利用的边料放置在指定的地方,为折弯时试模提供材料。
在工件落料后,边角、毛刺、接点要进行必要的修整(打磨处理),在刀具接点处,用平锉刀进行修整,对于毛刺较大的工件用打磨机进行修整,小内孔接点处用相对应的小锉刀修整,以保证外观的美观,同时外形的修整也为折弯时定位作出了保证,使折弯时工件靠在折弯机上位置一致,保障同批产品尺寸的一致。
在落料完成后,进入下道工序,不同的工件根据加工的要求进入相应的工序。
有折弯,压铆,翻边攻丝,点焊,打凸包,段差,有时在折弯一两道后要将螺母或螺柱压好,其中有模具打凸包和段差的地方要考虑先加工,以免其它工序先加工后会发生干涉,不能完成需要的加工。
在上盖或下壳上有卡勾时,如折弯后不能碰焊要在折弯之前加工好。
折弯时要首先要根据图纸上的尺寸,材料厚度确定折弯时用的刀具和刀槽,避免产品与刀具相碰撞引起变形是上模选用的关键(在同一个产品中,可能会用到不同型号的上模),下模的选用根据板材的厚度来确定。
其次是确定折弯的先后顺序,折弯一般规律是先内后外,先小后大,先特殊后普通。
有要压死边的工件首先将工件折弯到30°—40°,然后用整平模将工件压死。
压铆时,要考虑螺柱的高度选择相同不同的模具,然后对压力机的压力进行调整,以保证螺柱和工件表面平齐,避免螺柱没压牢或压出超过工件面,造成工件报废。
焊接有氩弧焊,点焊,二氧化碳保护焊,手工电弧焊等,点焊首先要考虑工件焊接的位置,在批量生产时考虑做定位工装保证点焊位置准确。
为了焊接牢固,在要焊接的工件上打凸点,可以使凸点在通电焊接前与平板均匀接触,以保证各点加热的一致,同时也可以确定焊接位置,同样的,要进行焊接,要调好预压时间,保压时间,维持时间,休止时间,保证工件可以点焊牢固。
点焊后在工件表面会出现焊疤,要用平磨机进行处理,亚弧焊主要用于两工件较大,又要连接在一起时,或者一个工件的边角处理,达到工件表面的平整,光滑。
亚弧焊时产生的热量易
使工件变形,焊接后要用打磨机和平磨机进行处理,特别是边角方面较多。
工件在折弯,压铆等工序完成后要进行表面处理,不同板材表面的处理方式不同,冷板加工后一般进行表面电镀,电镀完后不进行喷涂处理,采用的是进行磷化处理,磷化处理后要进行喷涂处理。
电镀板类表面清洗,脱脂,然后进行喷涂。
不锈钢板(有镜面板,雾面板,拉丝板)是在折弯前进行可以进行拉丝处理,不用喷涂,如需喷涂要进行打毛处理;铝板一般采用氧化处理,根据喷涂不同的颜色选择不同的氧化底色,
常用的有黑色和本色氧化;铝板需喷涂的进行铬酸盐氧化处理后喷涂。
表面前处理这样做可以使清洁表面,显著提高涂膜附着力,能成倍提高涂膜的耐蚀力。
清洗的流程先清洗工件,先将工件挂在流水线上,首先经过清洗溶液中(合金去油粉),然后进入清水中,其次经过喷淋区,再经过烘干区,最后将工件从流水线上取下。
在表面前处理后,进入喷涂工序,在工件要求装配后喷涂时,牙或部分导电孔需保护处理,牙孔可查入软胶棒或拧入螺钉,需导电保护的要用高温胶带贴上,大批量的做定位工装来定位保护,这样喷涂时不会喷到工件内部,在工件外表面能看到的螺母(翻边)孔处用螺钉保护,以免喷涂后工件螺母(翻边)孔处需要回牙。
一些批量大的工件还用到工装保护;工件不装配喷涂时,不需要喷涂的区域用耐高温胶带和纸片挡住
,一些露在外面的螺母(螺柱)孔用螺钉或耐高温橡胶保护。
如工件双面喷涂,用同样方法保护螺母(螺柱)孔;小工件用铅丝或曲别针等物品窜在一起后喷涂;一些工件表面要求高,在喷涂前要进行刮灰处理;一些工件在接地符处用专用耐高温贴纸保护。
在进行喷涂时,首先工件挂在流水线上,用气管吹去表面的粘上的灰尘。
进入喷涂区喷涂,喷完后顺着流水线进入到烘干区,最后从流水线上取下喷涂好的工件。
其中
还有手工喷涂和自动喷涂两类,这样采用的工装就不同了。
在喷涂之后进入装配工序,装配前,要将原来喷涂中用的保护贴纸撕去,确定零件内螺纹孔没有被撒进漆或粉,在整个过程中,要戴上手套,避免手上灰尘附在工件上,有些工件还要用气枪吹干净。
装配好之后就进入包装环节了,工件检查后装入专用的包装袋中进行保护,一些没有专用包装的工件用气泡膜等进行包装,在包装前先将气泡膜裁成可以包装工件的大小,以免一面包装一面裁,影响加工速度;批量大的可定做
专用纸箱或气泡袋、胶垫、托盘、木箱等。
包装好后放入纸箱,然后在纸箱上贴上相应成品或半成品标签。
钣金件的质量除在生产制程中严格要求外,就是需要独立于生产的品质检验,一是按图纸严格把关尺寸,二是严格把关外观质量,对尺寸不符者进行返修或报废处理,外观不允许碰划伤,喷涂后的色差、耐蚀性、附着力等进行检验。
这样可以找到展开图错误,制程中的不良习惯,制程中的错误,如数冲编程错误,模具错误等。
1.1数控冲床的加工方式
(1)单冲:
单次完成冲孔,包括圆周分布、圆弧分布、直线分布、栅格孔的冲压。
(2)多方向的连续冲裁:
使用小模具加工大孔的加工方式。
(3)单次成形:
按模具形状一次浅拉深成型的加工方式。
(4)同方向的连续冲裁:
使用长方形模具部分重叠加工的方式,可以进行加工切边、长型孔等。
(5)蚕食:
使用小圆模以较小的步距进行连续冲制弧形的加工方式。
(6)阵列成形:
在大板上加工多件不同或相同的工件加工方式。
(7)连续成形:
成型比模具尺寸大的成型加工方式,如滚台阶、滚筋、大尺寸百叶窗等加工方式。
1.2数控冲床特点
数控冲床的操作和监控全部在数控单元中完成,它是数控冲床的大脑。
与普通冲床相比,数控冲床有如下特点:
冲床自动化程度高,可以减轻劳动强度;加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;加工精度高,具有稳定的加工质量;对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高;冲床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高[2];可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件可做剪切成形等。
2数控加工工艺的制定
2.1阅读零件图纸
充分了解图纸的技术要求,如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等。
2.2工艺分析
根据零件图纸的要求进行工艺分析,其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等。
2.3制定工艺
根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如:
加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量(主轴转速、进给量、吃刀深度)以及辅助功能(换刀、主轴正转或反转、切削液开或关)等,并填写加工工序卡和工艺过程卡。
2.4数控编程
根据零件图和制定的工艺内容,再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程。
2.5程序传输
将编写好的程序通过传输接口,输入到数控机床的数控装置中。
调整好机床并调用该程序后,就可以加工出符合图纸要求的零件。
3数冲加工常见问题及处理方法
3.1压伤
引起压伤的原因有刀具带料有磁性、刀具有杂物、程序不合理、刀具干涉、刀盘转塔中有杂物、刀具的间隙等。
处理的方法有:
检查刀具上下模是否有铁屑杂物,如存在铁屑杂物可用碎布清理干净;根据板材厚度选择合适下模间隙,长时间在用刀具和研磨过的刀具都要退磁;来料表面有杂物,用碎布和气枪清理干净;组合刀具冲切方孔时,选用最合适的相近刀具。
3.2划伤
引起划伤的原因:
模具划伤、人员上下料摆放有划伤、来料不良有划伤[3]。
处理的方法有:
调整刀盘里的毛刷,厚板要用硬毛刷,特殊成型刀具下模较高,要把毛刷抬高;来料不良的有拉丝、烤漆、划伤拒收,根据烤漆位置及划伤的严重性,再决定是否采用;锉毛刺不准把工件垒在一起,工件不准在纸板上拖动;上下料时,两人必须同时垂直抬起,垂直放下。
3.3变形
引起变形的原因:
制程变形、模具相隔太近有干涉、模具下模过矮、冲切位置与夹爪太近[4]。
处理方法:
(1)冲制网孔尽量用多孔刀或改川普加工,冲制时从外到内加工,隔行加工。
整板下料分两次加工,先加工夹爪边的,然后把材料转180°加工剩余部分;改变加工顺序先切边再冲网孔。
(2)二次加工尽量少装内圈A工站,冲切位置与夹爪位置保持一定距离,夹爪高度不宜过高或低,要与毛刷平齐。
(3)下模加高,较高下模的刀具尽量远离其它的模具安装,不能把两个高的下模装在一起,两特殊成型相隔很远会有干涉,要考虑先冲好一把刀和避位位模。
4数控冲床技术的发展趋势
随着计算机技术突飞猛进的发展,数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就,使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展[5]。
整体数控加工技术向着CIMS(计算机集成制造系统)方向发展。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,目前,世界上数控技术及其装备发展的趋势主要有以下几个方面:
4.1高速切削
高速加工技术是自上个世纪80年代发展起来的一项高新技术,其研究应用的一个重要目标是缩短加工时的切削与非切削时间,对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序,最大限度地实现产品的高精度和高质量。
由于不同加工工艺和工件材料有不同的切削速度范围,因而很难就高速加工给出一个确切的定义。
目前,一般的理解为切削速度达到普通加工切削速度的5~10倍即可认为是高速加工。
4.2高精加工
高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。
以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级,现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多,精整加工所需精度已提高到0.1μm,加工精度进入了亚微米世界。
4.3复合化加工
机床的复合化加工是通过增加机床的功能,减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间,来提高机床利用率
4.4控制智能化
数控技术智能化程度不断提高,体现在加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、故障自诊断功能和智能化交流伺服驱动装置四个方面。
专家系统:
先是采集领域专家的知识,然后将知识分解为事实与规则,存储于知识库中,通过推理作出决策。
模糊推理:
模糊推理又称模糊逻辑,它是依靠模糊集和模糊逻辑模型进行多个因素的综合考虑,采用关系矩阵算法模型、隶属度函数、加权、约束等方法,处理模糊的、不完全的乃至相互矛盾的信息。
人工神经网络:
神经网络是人脑部分功能的某些抽象、简化与模拟,由数量巨大的以神经元为主的处理单元互连构成,通过神经元的相互作用来实现信息处理。
4.5互联网络化
网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。
诸如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作(危险环境的加工)、远程培训等都是以网络功能为基础的。
钣金零件的工程师和钣金材料的销售商为保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸,会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度。
其中最常用的方法就是简单的“掐指规则”,即基于各自经验的算法。
通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度,折弯的半径和角度,机床的类型和步进速度等等。
另一方面,随着计算机技术的出现与普及,为更好地利用计算机超强的分析与计算能力,人们越来越多地采用计算机辅助设计的手段,但是当计算机程序模拟钣金的折弯或展开时也需要一种计算方法以便准确地模拟该过程。
虽然仅为完成某次计算而言,每个商店都可以依据其原来的掐指规则定制出特定的程序实现,但是,如今大多数的商用CAD和三维实体造型系统已经提供了更为通用的和强大功能的解决方案。
大多数情况下,这些应用软件还可以兼容原有的基于经验的和掐指规则的方法,并提供途径定制具体输入内容到其计算过程中去。
SolidWorks也理所当然地成为了提供这种钣金设计能力的佼佼者。
总结起来,如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种,一种是基于折弯补偿的算法,另一种是基于折弯扣除的算法。
SolidWorks软件在2003版之前只支持折弯补偿算法,但自2003版以后,两种算法均已支持。
为使读者在一般意义上更好地理解在钣金设计的计算过程中的一些基本概念,同时也介绍SolidWorks中的具体实现方法,本文将在以下几方面予以概括与阐述:
1、折弯补偿和折弯扣除两种算法的定义,它们各自与实际钣金几何体的对应关系
2、折弯扣除如何与折弯补偿相对
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